Compteur à induction avec dispositif compensateur de surcharge. La présente invention concerne un comp teur à induction avec un dispositif compen sateur de surcharge comportant un organe magnétique disposé dans le circuit des flux magnétiques coopérants de l'aimant de com mande de l'induit du compteur.
Il est bien connu dans la construction des wattheuresmètres que ces instruments, avec une charge constante, ont une tendance à tourner plus rapidement lors d'un accroisse ment de la température et, inversement, à tourner plus lentement lors d'une -diminution de la température. On sait également qu'un wattheuresmètre à une tendance à enregis trer un débit trop faible lorsque la valeur de la grandeur qui doit être mesurée augmente au delà d'un certain degré, lequel est ordi nairement atteint approximativement à pleine charge.
Il se produit également dans des compteurs ordinaires, sur une certaine par tie,de lacourbe@d'enregistrement, ordinairement pour des charges plus faibles que la charge normale, une légère erreur d'enregistrement en trop de la grandeur mesurée.
La présente invention a pour but de prévoir des moyens pour améliorer l'exacti tude des compteurs à induction et en parti culier de compenser dans ces compteurs les inexactitudes provenant de changements de température et de charge.
,Suivant l'invention, on prévoit un se cond organe magnétique dont la perméabilité présente un coefficient de température né gatif et qui est disposé pour coopérer avec le dispositif compensateur de surcharge, afin de compenser les erreurs dues à des charges situées au-dessous d'une valeur pré déterminée ainsi que l'effet de changements de température.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé dans lequel: La, fig. 1 montre une élévation de face d'un wattheuresmètre, le couvercle en étant enlevé pour plus de clarté; La fig. 2 est une vue, partiellement en coupe et partiellement en élévation, de l'ins trument représenté à la fig. 1; La fig. 3 montre en détail une élévation arrière de parties du compteur, en particu lier d'un mécanisme de réglage de faible charge et sa relation avec l'électro-aimant de commande du compteur;
La fig. 4 est une vue en plan de détail d'une armature magnétique représentée à. la fig. 2; La fil-. 5 en est partiellement une vue en élévation et partiellement en coupe sui vant la ligne V-V de la fig. 4;
La fig. 6 montre un diagramme de la ca ractéristique magnétique de l'armature re présentée à la fig. 4, et La fig. 7 montre un diagramme des courbes d'étalonnage du wattheuresmètre re- présentA à la fig. 1, relevées avant et après l'adjonction du second organe magnétique.
Le wattheuresmètre représenté comporte une boîte métallique en fonte 1 avec une par tie de front ou couvercle 2 et une paroi arrière 3. La partie principale de la boîte comporte une cloison 4 entre les pièces 2 et 3, qui supporte le mécanisme intégrateur 6, un disque d'induit rotatif 7, un électro aimant de commande 8. des aimants de frei nage 10, et 'une armature magnétique<B>il</B> pour l'électro-aimant de commande 8. Un dispositif de réglage de faible charge 36 est monté sur l'armature 11.
L'électro-aimant de commande 8 com porte un noyau 14 fixé à l'aide de #ïs 7 5 sur le bossage 16 de la cloison 4; l'électro-ai- mant 8 comporte une bobine voltmétrique 18 et deux bobines ampèremétriques 19.
Le disque d'induit 7 est monté sur w: arbre vertical 21 supporté par les paliers supérieur et inférieur 22 et 23 montés res pectivement dans des bossages ou saillies 24 et 25 de la. cloison 4.
L'armature 11 comporte une pièce ma gnétique de profil sensiblement en forme de <B>L</B> dont la branche verticale est fixée de fa çon réglable sur des bossages 28 de la cloi son 4 au moyen de vis 29 qui passent par des fentes 30 dans la branche verticale de la pièce 11, tandis que la branche horizontale 27 de ladite pièce constitue une plaque de matière magnétique disposée au-dessus du noyau 14 de l'électro-aimant de commande 8 Un bras coudé 33 du pont 11 s'étend vers l'avant à travers une ouverture dans la cloi son 4 jusqu'au compartiment de devant du compteur dans le couvercle 2.
Un organe 36 prévu sur la plaque 27 du pont 11 constitue le dispositif de réglage de faible charge et est établi en matière électriquement condue- trice et se conforme en élévation latérale aux faces inférieure et arrière de l'armature ma gnétique 11; il est également pourvu d'une partie en saillie dirigée vers l'avant 38 qui passe par une ouverture de la cloison 4. L'or gane 36 constitue une boucle de circuit fermé traversée par le courant engendré par le flux de tension et est montée de façon mobile sur la pièce 11 au moyen de vis .40 qui passent par des fentes 41 dans ledit organe 36, les vis 40 étant vissées dans la dite pièce 11.
Une vis de réglage 43 relie les saillies 33 et 38 des parties \? 7 et 36, respectivement, pour permettre de mouvoir l'organe 36 par rapport aux pôles de l'électro-aimant 14. Un ressort plat 42 avec des ouvertures par lesquelles il est placé sur les vis 40 sollicite l'organe 36 vers la pièce 11.
La partie plate 27 de l'armature magné tique 11 est de préférence en acier laminé à. froid, bien qu'une construction feuilleté puisse aussi être utilisée à la place de cette matière pour réaliser le but de l'invention. La partie 27 présente une fente formant entrefer 46 (fig. 4 et 5) qui la divise en un endroit intermédiaire entre les parties situées en face des saillies 47 de l'électro-aimant de commande 8.
Le disque d'induit 7 est disposé entre la branche 2 7 et les saillies polaires 47 de l'électro-aimant de commande 8. Par dessus la fente 46, une bande mince 48 d'un alliage magnétique spécial est appliquée contre la face de la branche<B>27,</B> du côté du disque 7. La bande 48 en matière magnétique recouvre la face de la plaque 27, mais .cette -dis position n'est pas désirable pour toutes les constructions; par exemple, la bande 48 peut ne recouvrir ladite face que partiellement dans certaines applications.
La bande en matière magnétique 48 est intercalée entre la boucle -d-P, réglage @de faible charge 36 et la face de la branche 27. Elle est jointivement fixée à la face inférieure de la branche 27 de manière que la branche 27 et la bande 48 coopèrent mécaniquement à la façon d'une armature magnétique unique.
La restriction de l'aire active de la branche 27 par la fente 46 améliore consi dérablement le fonctionnement du compteur lors de surcharges, même sans la bande 48. Les courbes de travail approximatives du compteur avant et après le découpage de la fente 46 dans la branche ou plaque 27 sont représentées par les courbes C et 4, respec tivement de la fig. 7.
On notera toutefois que, bien qu'une amélioration considérable du fonctionnement en surcharge soit obtenue par, suite de la res triction de l'aire active de la branche 27, la courbe de travail ainsi réalisable dans le compteur est assez déformée et a, aux points en dessous de la pleine charge, l'allure dé favorable représentée à la fig. 7 en A. La légère élévation de la courbe de travail en tre 100 % et 200 % est également sensible et indésirable. Ces pourcentages peuvent évidemment être ramenés intentionnellement à n'importe quels autres pourcentages tels que par exemple 50 % et 100 %, ou 300 % et 600 % respectivement.
En ajoutant cepen dant la bande de matière magnétique 48 à la. branche ou plaque 27, la courbe caracté ristique du compteur avec la fente 46 dans la branche 27 est changée de la forme A à la forme B représentée à la fig. 7.
On notera que la courbe B est une excel lente courbe caractéristique de charge pour le compteur en des points au-dessous de la pleine charge, l'amélioration du fonctionne- ment en surcharge obtenue par la branche fendue 27 étant ainsi conservée. On notera également qu'on obtient de cette matière une courbe de charge plus nivelée et plus uni forme.
La théorie de fonctionnement de l'arma ture magnétique fendue à bande magnétique 48 peut être expliquée plus facilement en se référant aux courbes représentées à la fig. 6. La branche magnétique 27 a la courbe d'ai mantation C. En fonctionnement, les condi tions magnétiques de la branche 2 7 se trou vent représentées par la partie inférieure de la courbe C; la branche 27 est à une den sité magnétique tellement faible par suite de l'entrefer entre les saillies 47 de l'électro aimant 8, qu'elle travaille au point de vue magnétique près du point zéro de la courbe d'aimantation C représentée à la fig. 6.
La courbe D à la fig. 6 est une portion agrandie de cette partie de la courbe C près de zéro et a les caractéristiques magnétiques bien connues du fer et de l'acier près du point zéro de la courbe de façon que pour de très faibles densités, une plus grande force magnétomotrice est requise pour la même augmentation de l'induction magnéti- que que celle qu'il faut avoir pour des densi tés un peu plus élevées, ce phénomène étant l'inverse des caractéristiques de l'armature au voisinage de la saturation.
Par exemple, la force magnétomotrice correspondant à a-b (fig. 6) produit moins de la moitié de l'augmentation de la densité de flux qui est produite par la même valeur de force ma- gnétomotrice correspondant à b-c.
La fente de la branche 27 ne provoque pas par elle-même le fonctionnement amé lioré en surcharge, mais elle détermine la ca ractéristique magnétique de la branche 27. En se référant à la fig. 4, la branche 27 est divisée en deux parties polaires par la fente 46. Le flux ampèremétrique de l'électro-ai- mant 8 passe d'une partie polaire à l'autre par la branche 27.
La fente 46 a pour but de restreindre ou limiter l'aire d'une partie de la branche 27, de façon que le flux am- pèremétrique en passant d'une partie polaire à l'autre à travers cette partie restreinte soit affecté par la perméabilité de cette par tie de la manière représentée par la courbe D de la fig. 6. L'aire et la longueur de la matière peuvent être restreintes de toute ma nière appropriée, pourvu toutefois qu'elles soient réduites de manière à avoir pour effet qu'une partie du circuit pour le flux magné tique ait les caractéristiques représentées par la courbe D de la fig. 6.
La fente 46 con vient en particulier dans la forme d'exécu tion représenté=e et décrite pour obtenir que le circuit du flux magnétique ait ces carac téristiques de perméabilité.
La branche 27 opère sur la partie de la, courbe d'aimantation représentée par la courbe D à la fig. 6. Tandis que la force ma- gnétomotrice des bobines ampèremétriques 19 du compteur augmente proportionnelle ment au courant passant par le compteur, les caractéristiques magnétiques de la, bran che 27 varient de manière à offrir propor tionnellement moins de réluctance comme re présenté par la courbe D à. la fig. 6. Le ré sultat de cet effet magnétique de la branche 27 tend à entraîner une augmentation de la proportion de flux pour certaines surcharges et à obliger ainsi le compteur à. marcher plus rapidement qu'il ne le ferait autrement.
Les caractéristiques magnétiques obte nues grâce à la branche fendue 27 déter minent la courbe déformée A représentée à la fig. 7. Cette déformation est corrigée par l'organe en matière magnétique 48 qui se sa ture à une valeur relativement faible des densités de flux. L'organe 48 est établi pour conduire juste la quantité exacte de flux ma gnétique permettant d'obvier à la déforma tion de la courbe _4 (fig. 7). Toutefois, la courbe de saturation de l'organe 48 est telle que cet organe n'affecte par pratiquement la courbe de surcharge du compteur après avoir dépassé un point à environ 200 % de la charge normale sur le compteur.
On com prend que l'organe 48 peut être réglé de fa çon qu'il n'affecte plus matériellement la surcharge du compteur lorsqu'elle dépasse un point quelconque, sans être limité parti- rulièrement à 900 %. L'organe 48 ne con duit pas le flux magnétique total, mais ne conduit qu'une quantité suffisante seule ment pour produire la. correction de courbe envisagée.
Il va de soi que les pourcentages qui viennent d'être mentionnés n'ont été donnés qu'à. titre d'exemple en référence à la courbe d'enregistrement de pourcentage représentée à la fig. 7 pour une forme d'exécution de l'invention. Ceci est expressément relevé parce qu'il y existe actuellement une ten dance à modifier légèrement la construction (les compteurs et à diminuer énormément leur charge normale.
Par exemple, des comp teurs qui étaient construits jusqu'à présent i>our 20 ampères sont maintenant souvent (ztablis comme compteurs à 10 ampères, le fonctionnement de ces compteurs modifiés étant aussi efficace à 400 % de charge qu'un compteur à 20 ampères l'était antérieure ment à 200 % de charge.
En pratique, l'organe 48 peut être éta bli en un alliage contenant approximative ment 70 % de nickel, 28 % de cuivre et pour le reste différentes impuretés, mais il va de soi que le même résultat peut être obtenu avec d'autres matières ayant une composi tion similaire à celle sus-énoncée.
Grâce à l'organe 48, on obtient égale ment une compensation de température. L'or gane 48 est établi en une matière dont les caractéristiques magnétiques varient avec des changements de température, l'effet de l'entrefer du compteur étant ainsi augmenté ou diminué en compensation de ces change ment de température.
On sait que des compteurs à induct@.oa qui ne sont pas pourvus d'une compensation de température, ont tendance à enregistrer trop peu à des températures situées au-des sous de la, température normale et trop à des températures situées au-dessus de la température normale.
L'organe 48 est établi en une matière ayant une perméabilité qui augmente pour une diminution de la température et dimi- nue pour une augmentation de la tempéra ture. Ces dispositions ont pour résultat de rendre l'effet de l'entrefer du compteur plus petit lorsque la température diminue et de le rendre plus grand lorsque la température augmente, de façon que,
dans des conditions de charge similaires un flux plus grand passe par l'entrefer à des températures relativement basses avec une augmentation proportion nelle -de la vitesse du compteur et vice-versa. pour -des températures relativement élevées. En faisant l'organe 48 de la matière sus- énoncée et d'une épaisseur appropriée, le wattheuresmètre peut être compensé exacte ment pour les variations habituelles de tem pérature peur une charge -de 100 % de la puissance normale.
Tandis qu'on :a trouvé que la bande 48 améliore la courbe de charge à des charges inférieures à 100 %, la bande 48 ne contri bue pas par elle-même à produire le fonc tionnement amélioré en surcharge, mais les conditions améliorées en surcharge dans le fonctionnement du compteur peuvent très facilement être obtenues par la branche magnétique 27 seule.
Ce point est d'un cer tain avantage parce que, bien que des ma tières aient été utilisées antérieurement de manière à se saturer lors d'une surcharge (c'est-à-dire à fonctionner à la partie supé rieure de la courbe C de la fig. 6), l'idée d'utiliser une matière de compensation dans la, partie inférieure de la courbe magnétique 13 (fig. 6) n'a pas été utilisée ni suggérée jusqu'à présent.